Artiklu dwar il-Mument tal-Forza
1. Driegħ tal-lieva
Irrevedi oġġett li jdur, bħall-bieb ta' kamra. Meta l-bieb jinfetaħ jew jingħalaq, il-bieb idur. Iċ-ċappetti li jgħaqqdu l-bieb mal-ħajt jaġixxu bħala l-assi tar-rotazzjoni.
L-immaġni tal-bieb tidher minn fuq. Irrevedi eżempju fejn il-bieb jiġi mbuttat bl-istess żewġ forzi li għandhom l-istess kobor u direzzjoni, fejn id-direzzjoni tal-forza hija perpendikolari għall-bieb. Għall-ewwel, il-bieb jiġi mbuttat b'forza ta' F1, r1 mill-assi tar-rotazzjoni. Sussegwentement, il-bieb jiġi mbuttat bil-forza ta' F2, r2 'il bogħod mill-assi tar-rotazzjoni. Għalkemm il-kobor u d-direzzjoni tal-forza F1 =F2, il-forza ta' F2 jikkawża li l-bieb idur aktar malajr mill-forza ta' F1Fi kliem ieħor, il-forza ta' F2 jikkawża aċċelerazzjoni angolari akbar meta mqabbla mal-forza ta' F1Tista' tipprova dan.
Il-kobor tal-veloċità angolari tal-oġġett li jiċċaqlaq mhux biss huwa influwenzat mill-forza iżda huwa influwenzat ukoll mid-distanza bejn il-punti tax-xogħol tal-forza u l-assi rotatorju (r). Jekk id-direzzjoni tal-forza hija perpendikolari għall-wiċċ tal-oġġett bħal fl-eżempju ta' hawn fuq, allura d-driegħ tal-lieva (l) huwa ugwali għad-distanza bejn il-punti tax-xogħol mal-assi tar-rotazzjoni (r). X'jiġri jekk id-direzzjoni tal-forza mhix perpendikolari għall-wiċċ tal-oġġett?
Irrevedi żewġ eżempji oħra, kif muri fil-figura fuq il-ġenb. Għalkemm il-kobor tal-forza huwa l-istess, id-direzzjoni tal-forza hija differenti, għalhekk id-driegħ tal-lieva (l) huwa wkoll differenti. Fil-Figura 3, id-direzzjoni tal-linja tax-xogħol tal-forza tikkoinċidi mal-assi tar-rotazzjoni sabiex id-driegħ tal-lieva jkun żero. Id-driegħ tal-lieva huwa magħruf billi tiddeskrivi l-linja mill-assi tar-rotazzjoni sal-linja tal-forza tax-xogħol. Fejn il-linja tal-assi tar-rotazzjoni trid tkun perpendikolari jew tifforma angolu ta' 90o mal-linja tal-forza.
Osserva l-figura 2 sabiex tifhem aħjar l-ekwazzjoni tad-driegħ tal-lieva.
Sin θ = l / r
l = r sin θ
l = driegħ tal-lieva, r = distanza tal-punt tal-forza tax-xogħol mal-assi tar-rotazzjoni.
L-ekwazzjoni ta' hawn fuq tintuża biex tikkalkula d-driegħ tal-lieva. Jekk F hija perpendikolari għal r, allura l-angolu li jifforma huwa 90 °.
l = r sin 90 o = r (1)
l = r
Jekk F tikkoinċidi ma' r, allura l-angolu ffurmat huwa 0 o.
l = r sin 0 o = r (0)
hu = 0
2.2 Il-mument tal-forza (torsjoni)
2.2.1 Il-kobor tal- mument tal-forza
Matematikament, il-kobor tal-forza tal-mument huwa r-riżultat tal-multiplikazzjoni tal-forza (F) u d-driegħ tal-lieva (l).
τ = F l
τ = mument tal-forza (Newton metru), F = forza ( Newton ), l = driegħ tal-lieva (metru)
L-ekwazzjoni 2 tintuża biex tikkalkula l-kobor tal-mument tal-forza. Is-sistema internazzjonali tat-torque hija l-istess bħax-xogħol, iżda t-torque mhuwiex enerġija, għalhekk l-unità m'għandhiex għalfejn tiġi sostitwita b'Joule. Il-fiżiċi spiss jużaw it-terminu torque, filwaqt li l-inġiniera jużaw it-terminu mument tal-forza.
2.2.2 Direzzjoni tal-mument tal-forza
Il-mument tal-forza huwa kwantità vettorjali għaliex, minbarra li għandu kobor, il-mument tal-forza għandu wkoll direzzjoni. Id-direzzjoni tal-mument tal-forza hija magħrufa faċilment bl-użu tar-regola tal-id il-leminija. Dawwar l-erba’ swaba’ ta’ idek il-leminija, waqt li s-saba’ l-kbir ta’ idek il-leminija jinżamm ’il fuq. Id-direzzjoni tal-erba’ swaba’ hija d-direzzjoni tar-rotazzjoni tal-oġġett, filwaqt li d-direzzjoni murija mis-saba’ l-kbir hija d-direzzjoni tal-mument tal-forza.
Jekk id-direzzjoni tal-mument tal-forza hija 'l fuq (fid-direzzjoni tal-assi y) jew lejn il-lemin (fid-direzzjoni tal-assi x) allura l-mument tal-forza huwa pożittiv. Bil-maqlub, jekk id-direzzjoni tal-mument tal-forza hija 'l isfel (fid-direzzjoni tal-assi y) jew lejn ix-xellug (fid-direzzjoni tal-assi –x), il-mument tal-forza huwa negattiv. Fi kliem ieħor, jekk id-direzzjoni tar-rotazzjoni tal-oġġetti hija lejn l-arloġġ, allura l-mument tal-forza huwa negattiv. Bil-maqlub, jekk id-direzzjoni tar-rotazzjoni tal-oġġetti hija opposta għar-rotazzjoni lejn l-arloġġ, allura l-mument tal-forza huwa pożittiv.
2.2.3 Problemi kampjun tal-mument tal-forza
Problemi kampjun 1.
Blokk għandu tul ta' 8 metri. Fuq it-travu jaħdmu tliet forzi, bħal fil-figura. X'inhu l-kobor tal-mument tal-forza li jikkawża li t-travu jdur madwar iċ-ċentru tiegħu?
soluzzjoni:
Iċ-ċentru tar-raġġ jinsab fin-nofs. It-tul tar-raġġ huwa ta' 8 metri, għalhekk iċ-ċentru tar-raġġ huwa 4 metri mit-tarf tar-raġġ.
Torque 1 = F1 l1 = ( 10 N)(4 m) = 40 N m
It-torque 1 huwa pożittiv għaliex it-torque 1 iġiegħel lir-raġġi jduru fid-direzzjoni opposta tal-arloġġ.
Torque 2 = F2l2 = ( 10 N)(2 m) = – 20 Nm
It-torque 2 huwa negattiv għaliex it-torque 2 iġiegħel lir-raġġ idur lejn l-arloġġ.
Torque 3 = F3 l3 = ( 15 N)(2 m) = – 30 Nm
It-torque 3 huwa negattiv għaliex it-torque 3 iġiegħel lir-raġġ idur lejn l-arloġġ.
Torque nett = 40 N m – 20 N m – 30 N m = – 10 N m
It-torque li jirriżulta huwa negattiv, dan jindika li d-direzzjoni tar-rotazzjoni tar-raġġ hija lejn l-arloġġ.
Problemi kampjun 2.
F 1 = 10 N, F 2 = 15 N, F 3 = 15 N u F 4 = 10 N, aħdem fuq il-virga ta' ABCD kif muri fil-figura. It-tul tal-virga ABCD huwa ta' 20 metru. Jekk il-massa tal-virga tiġi injorata, l-assi tar-rotazzjoni li jinsab fil-punt D jiddetermina l-kobor tal-mument tal-forza.
soluzzjoni:
Il-mistoqsija ta' din id-diffikultà hija x'inhu t-torque nett li jikkawża li r-raġġ idur, fejn l-assi tar-rotazzjoni jinsab fil-punt D.
Torque 1 = F 1 l 1 = (10 N)(15 m) = 150 N m
It-torque 1 huwa pożittiv għaliex it-torque 1 jikkawża li r-raġġ idur
oppost għad-direzzjoni tal-arloġġ.
Torque 2 = F2l2 = ( 15 N)(5 m) = -75 Nm
It-torque 2 huwa negattiv għaliex it-torque 2 iġiegħel lir-raġġ idur fid-direzzjoni tal-arloġġ.
Torque 3 = F3 l3 = ( 15 N)(0 m) = 0 N m
It-torque 3 huwa żero għaliex F 3 jikkoinċidi mal-assi tar-rotazzjoni.
Torque 4 = F4 l4 = ( 10 N)(5 m) = 50 N m
It-torque 4 huwa pożittiv għaliex it-torque 4 jikkawża li r-raġġ idur f'direzzjonijiet opposti lejn l-arloġġ.
Torque nett = 150 N m – 75 N m + 50 N m = 125 N m
It-torque nett huwa pożittiv, għalhekk id-direzzjoni tar-rotazzjoni tar-raġġ hija opposta għad-direzzjoni tal-arloġġ.
